建筑工程中钢结构深化设计的创效分析

建筑工程中钢结构深化设计的创效分析

马硕彦 徐国栋 冯俊伟

中建二局第四建筑工程有限公司 天津市 300000

摘要：我国交通建设事业正处于高速发展时期,桥梁工程建设规模持续扩大。现阶段,钢结构桥梁是应用尤为广泛的一种形式,尽管钢结构桥梁已经取得较好的应用成果,但依然有较大进步空间。基于此，本文对建筑工程中钢结构深化设计进行了研究分析。

关键词：建筑工程；钢结构；深化设计

引言

深化设计团队熟悉钢结构设计图纸，与原结构设计人员形成良好互动，同时与土建、机电、幕墙等相关实施单位就钢结构安装中需要配合的事项进行充分的沟通。

1深化设计的内容与意义

1.1内容

在原有设计图纸上开展深化设计工作，需要结合相关施工工艺流程与专业配合做好二次优化设计工作，即项目特点、构件加工、现场施工条件、运输与安装等。具体内容较多，如绘制加工详细图、优化钢结构节点、解决混凝土结构碰撞、穿筋孔预留、结合型钢桁架相互配合屋面桁架和装饰幕墙结构。同时，还包括优化处理节点、分段长度与重量合理，确保能够更加方便的加工、运输构件，为现场施工提供极大便利。

1.2意义

钢结构二次深化设计贯穿到设计、加工到结束施工的整个环节中，这是构件加工与施工的重要内容，能够提供施工布置图与构件加工图来方便施工，在制定安装方案时能够结合现场实际情况，方便更好的布置临时辅助支撑，为此在施工过程中需做好相关工作，即验算施工过程、分段安装结果、变形分析与控制、虚拟动画模拟等。为保证整体的设计质量、加快施工进度、控制安装质量，就必须进行深化设计，如此一来有助于降低成本和确保安全。换言之，钢构件加工、安装精度在一定程度上直接取决于钢结构的设计深度与层次细节。

2钢结构深化的原则与方法

2.1原则

第一，严格按照施工设计蓝图、会议纪要与图纸答疑，在维持原设计结构布局与形式、原构件截面、材料等级与节点类型等都不变的情况下，放样处理各个细部节点，二次深化设计标注尺寸与分段杆件标号等，且确保符合工程作业计划高效实施要求。在深化设计中应确定好所涉及构件的尺寸规格，提高它们的安装质量；然后，对每个零部件进行分类编码，合理的选择装配节点、焊缝坡口形状；最后，完成加工细节的绘制，并将生产工艺确定下来。总之，深化设计能够有效的补充施工图纸，在建筑外观造型美观、结构安全的情况下能够制定更加科学且合理的施工方案，且能够将施工工艺联系起来，确保能够顺利的开展后续施工，确保工程任务保质保量的完成。

2.2采用的软件与设计方法

当前，PKPM系统计算程序、AutoCAD、TeklaStructurs、MST等软件被广泛的应用到钢结构计算与详图设计当中。在AutoCAD等软件的帮助下，在对设计图纸进行放样、建模操作时必须严格按照1:1的比例，密切观察各梁柱节点钢柱、钢筋等，充分考虑施工中可能出现的问题。在TeklaStructurs软件的帮助下，完成深化设计加工图的制作，按照1:1的比例可以完成实体建模，在三维模型中方便检查人员及时发现钢构件与钢构件、钢构件和钢筋之间的空间位置关系，且能够将加工详图向AutoCAD格式转换，并在这一格式下做好标注、整理工作，最终有助于深化设计图的形成。通过软件细化，能够将二维视图转化为三维视图，如此可以更加直观的展现各个构件的空间关系，及时发现碰撞问题的有无。在建成整体建模和节点处理以后，可以借助软件本身的功能导出DWG格式，然后借助AutoCAD软件的帮助更好的进行标注、调图、套图、签出图等操作。

2.3深化设计步骤

图纸目标的编制、设计总说明的编制、安装平面布置图的绘制、构件号的编制、构件详图的绘制、构件表的编制。

3钢结构深化设计应用实例

严格根据工程施工技术先行的原则来深化设计，尤其是对于异型空间而言。施工前必须严格的审查图纸和做好答疑工作，在此基础上做好深化工作。第一，为结构安全提供充足的保障，确保各项施工操作能够顺利开展，且不会干扰使用功能；第二，便于更好的安装、运输钢构件，致力于施工质量的提高、加工与安装周期的缩短。

3.1工程特点与难点

某工程主体是框架结构，其屋面为曲面、平面正交的管网架结构。难点如下：本工程施工区域较为分散，由于工期紧任务重，需全部区域同时施工需同时进行深化任务，团队协作各区域合拢碰撞非常关键。本工程具有复杂、多样的结构，基本上将全部钢结构类型都涵盖其中，如框架结构、压型金属板、型钢桁架等，且节点种类多且繁杂，从基础到屋顶、混凝土结构能够实现交叉施工，在结构设计过程中需要对其整体受力状况有着更多的了解，避免影响结构应用中的承载效果，细化设计内容，优化施工方案，组织技术力量强的深化设计人员加强各工序之间的协调，做好技术服务保障工作。楼梯间分布区域多，室外旋转楼梯角度变化复杂，楼梯构件与主结构连接节点复杂，图纸深化、构件加工难度大。因此，在这项工程中，重点与难点主要在于钢结构深化设计与施工，促使建筑实践中的结构性能更加可靠。

3.2建模与结构优化

通过对信息化时代发展要求及钢结构功能特性的综合考虑，在计算机三维空间中对其进行建模处理，并通过对设计图纸内容的思考，确定好相应的模型。在此基础上建模相关混凝土结构配镜，从中将结构结合碰撞点及时找出来，并做好准备来优化下一步节点。在双曲面桁架、空间球形网壳建模时，在编辑导入AutoCAD软件并生成线模时需严格按照设计所提供的节点坐标、杆件标号，然后按照线模向实体模型转换。由于原设计标示的控制坐标点比较关键，以折代弧的情况会出现在生成的线模中，且很难满足设计意图，从而会直接影响到后期装饰幕墙施工。在优化模型时必须进行深化设计，在增加中间控制点时需严格按照杆件端点，确保杆件向弧形过渡，并取得良好效果。

3.3优化设计节点

该工程涉及的结构比较复杂、节点较多，在搭建模型和绘制构建图时工作量大，为更快、更好出图，就需要依赖一个团队。模型搭建工作完成以后需重点检索碰撞问题，认真处理节点的基础上对原设计图纸中那些比较模糊、不方便现场施工的节点进行不断优化，结合工程特点，需重点处理以下节点。如型钢对接节点，型钢梁柱和混凝土纵向钢筋节点，管柱和环形梁、斜梁交叉梁点，型钢桁架弦杆双向变截面、入口大厅摇摆柱销轴节点。

3.4实施效果与应用价值

通过深入的剖析与论证极具代表性的钢结构项目，根据现场实际施工情况可将型钢混凝土组合结构、曲面管桁架结构连接等节点确定下来，也能够提供有力的技术支撑来更好的开展后期构建的加工制作、做好现场安装工作。该项目的成功应用，能够为更好的开展深化工作而提供了较为科学、合理的方法，如空间网壳、型钢混凝土组织结构等。总之，通过钢结构深化设计能够取得良好的经济、社会效益，且应用价值很高。

4结束语

钢结构深化设计单位服从业主的整体安排，配合各专业做好相关工作，对深化设计工作进行系统、有效的管理，严格控制进度和质量；细化原结构设计，在深化过程中充分考虑相关联专业的配合设计与施工，为整体工程完工做好保障。

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